Ce sunt găurile negre şi materia neagră? Un astrofizician explică

Materia neagră

- Cum explicăm copiilor ce este materia neagră?

“Le spun că atunci când ating masa, ceea ce simt este respingerea electromagnetică (sau folosesc un limbaj mai lipsit de jargonul ştiinţific să le explic) între suprafaţa aceea şi mâna lor, şi că asta face ca masa să pară solidă şi că nu te lasă să treci prin ea. Materia neagră nu pare să aibă acea forţă. Are gravitaţie dar nu respinge electromagnetic, din câte ne putem da seama. Deci dacă ar exista materie neagră în încăpere (probabil chiar este), ar trece prin tine fără să-ţi dai seama. Ştim că există materie neagră după felul în care mută lucruri prin galaxii sau roiuri galactice şi după felul în care forţa ei gravitaţională îndoaie lumina”.

- Există dovezi că materia neagră există?

“Dovezile că materia neagră este o componentă reală a universului – nu o alterare gravitaţională – sunt deja copleşitoare. Vedem urme ale materiei negre în foarte multe locuri deja (mişcarea galaxiilor, mişcarea din interiorul galaxiilor, nori de gaz fierbinte, lentile gravitaţionale slabe sau puternice, microlentile gravitaţionale, anizotropii cosmice pe bază de microunde, distribuţia materiei pe scară largă, coliziunea dintre roiurile galactice, de exemplu), sunt imposibil de ignorat. Încercările de a schimba doar felul în care funcţionează gravitaţia pentru a se conforma datelor nu funcţionează atunci când pui toate aceste observaţii laolaltă. Există locuri de dimensiuni reduse (cum sunt galaxiile pitice) unde se pare că există dificultăţi în a alinia teoriile cele mai simple despre materia neagră cu ce se poate observa acolo, dar nici măcar aceste anomalii nu sunt mereu convingătoare”.

- Care sunt progresele în identificarea materiei negre?

“Pe scurt: la momentul actual totul e puţin în dezordine. Există câteva experimente de detectare a materiei negre care aduc diferite răspunsuri, deci e greu de spus. Sunt unele lucruri pe care suntem destul de siguri că le cunoaştem despre materia neagră: este destul de rece (non-relativă în mişcarea ei), probabil că e un fel de particulă fundamentală (deşi există anumite modele de găuri negre primordiale de masă foarte scăzută care nu au fost excluse încă), şi nu pare să aibă interacţiuni non-gravitaţionale semnificative (în sensul că singurele interacţiuni majore, uşor detectabile cu sine însăşi sau orice altceva sunt prin gravitaţie). În ultima vreme, în observaţiile astrofizice au existat o mulţime de indicii interesante ale unor posibile semnale ale efectelor fizice ale particulelor de materie neagră, dar vor mai trece probabil câţiva ani până când se va înţelege totul”.

Găurile negre şi altele

- Poate materia neagră să interacţioneze cu găurile negre?

“Da, materia neagră are masă, iar găurile negre creează puţuri gravitaţionale aşa că pot atrage acea masă. E greu să faci ca o gaură neagră să mănânce materie neagră pentru că materiei negre nu îi place să-şi piardă impulsul angular, deci ar trebui să faci ca materia neagră să cadă direct în gaura neagră ca să poată fi înghiţită”.

- La ce folosesc găurile negre?

“Găurile negre super masive din centrele galaxiilor sunt deseori adevărate faruri prin univers care ne permit să vedem la miliarde de ani lumină depărtare. Li se spune quasari, în acest caz, tehnic vorbind, vedem lucrurile care cad în gaura neagră şi nu gaura în sine. Oricum, pentru un fizician sau astronom, găurile negre sunt extrem de practice pentru că îi permit să afle despre forma universului şi despre natura spaţiului temporal”.

Katherine Mack, astrofizician la Universitatea din Melbourne a avut amabilitatea să răspundă pe Reddit câtorva întrebări din partea publicului referitoare la găurile negre şi materia neagră. Răspunsurile astrofizicianului au fost iniţial publicate în The Conversation.